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焊接参数试验设计及MinitabApp应用探讨

编辑:必威官网登录咨询    分类:必威官网工具    时间:2017-11-18 10:20:06

一、参数先容与选择

一般情况是根据被焊产品工件的材料和厚度,首先选择焊接设备,确定设备的焊接能力;再参考材料的焊接条件并结合所选择的焊接设备,确定焊接电极的端面形状和尺寸。电极的端面形状和尺寸对焊接表面质量影响比较大。然后根据生产经验初步选电极压力和焊接时间,最后通过调节焊接电流,直到熔核直径符合要求后,再在适当的范围内调节电极压力、焊接时间和焊接电流,进行焊接试验,直到焊点质量符合技术要求为止。


根据以上分析,接下来采用8mm圆形电极,极头修磨平整,设备维护正常,有稳压保护,焊件焊前处理符合要求。以厚度1.5mm对1.5mm,材料为Q235的冷板进行点焊;对电极压力、焊接时间、焊接电流3个关键可调整性好的参数分别取3个水平做DOE分析。考虑因子量不大,所以决定直接采用全因子全排列进行试验分析。


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大家将利用MinitabApp,创建因子设计。首先打开MinitabApp,在统计菜单下选择DOE命令,选择因子菜单下的创建因子设计。在跳出的创建因子设计的对话框中,设计类型选择一般全因子设计,因子数选择为3;点击设计,创建每个因子的水平值;最后点确认得出全因子全水平的表。根据这个表格去制样,为避免单件可能出现的偶尔情况,对每组参数组合制样3件。根据3因子3水平全排列27组,每组制样3件,共需要制件81件。


对焊点质量判断一般采用破坏拉开法,在拉开试样的一片上有圆孔,另一片上有圆凸台的表示焊接可靠。常见的焊接失效有虚焊和焊接不充分。虚焊会出现自然脱落等现象,比较容易判断。焊接不充分有时需要进行低倍测量、拉抻试验和X光检验,以判定熔透率、抗剪强度和有无缩孔、裂纹等。例如厚板或淬火材料有时不能撕出圆孔和凸台,但可通过剪切的断口判断熔核的直径。首先大家对生产好的27组合81件样件按要求编号,并测量出它们的每个焊点直径,将其统计到记录表中;其次用实验室拉力试验机,对81件样件做拉力试验,也将剪切值记录到统计表中;最后大家将统计表中的测试数据输入到MinitabApp中,自动计算出剪切力与三因子的交互作用、焊疤直径与三因子的交互作用、剪切力与三因子的独立作用、焊疤直径与三因子的独立作用。


根据以上试验结果,大家对剪切力、焊疤尺寸、点焊融合尺寸、拉脱状态四方面进行综合评估,择优选取四组参数组合 进行设计验证。通过使用实际产品工件再测试来验证所选择的参数,能够确保点焊质量的稳定性与可靠性,确保表面质量符合客户要求,确保使用实际产品工件型材对点焊质量的影响,确保所选参数对批量生产的无影响。接下来进行优化设计验证。大家对所选出的4组参数组合,每组参数6个样件,共24件样件进行分析,与前面一样的方法做拉力测试。最终将测试验证数据整理统计到记录表中,再邀请经验工程师与客户对以上四组样件做外观评价。因为产品属于外观件,零件的表面质量需要满足客户的需求与市场的认可度,所以综合以上各方面因素最终选择点焊力学性能最优、质量稳定可靠、外观质量满足需求的运行序22号参数组。


二、焊点质量判断与监控

对于试验样件可以采用破坏性的拉开法来判断焊点质量,但对于生产产品一般采用无损检测方法,主要有预防、控制和检验三方面。预防就是防止不合格产品的发生,主要是对焊接设备维护和监测,保证焊接系统参数和设计要求一致。控制是应用先进的监控或感应技术对生产设备进行在线监测,保证不合格焊点被及时发现。检验是指对已经完成的焊点进行表面质量检查和抽样做破坏的拉开试验。超声波无损检测不但可以弥补传统检查的局限性,还可以逐步替代现有的破坏性检查。


通过以上的DOE方法能够快速并科学地找到最适合大家需求的参数组,解决了当初因为参数设置不合理而导致点焊虚焊产生质量问题。在解决类似其他问题时也可以采用同样的DOE方法,通过因子设计、优化、验证、改进落实等步骤来完成,最后对设备参数进行调整,制定TPM,更新作业引导文件和工艺控制文件及检验引导文件,并对相关人员进行操做培训。


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